徐定宇

【摘 要】本文主要針對(duì)智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能、網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)以及智能型網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，僅供參考。

【關(guān)鍵詞】網(wǎng)絡(luò)視頻；監(jiān)控技術(shù)；應(yīng)用

一、智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能

1、周界警戒及入侵檢測(cè)

這是利用GPS定位技術(shù)以及傳感器遙感技術(shù)進(jìn)行的數(shù)字化感應(yīng)裝置，這種裝置能夠在最大程度上降低霧霾、冷空氣、濕氣、低溫等惡劣自然天氣對(duì)智能視頻系統(tǒng)的影響，同時(shí)能夠增強(qiáng)智能視頻的自身感應(yīng)能力，防止人為的惡意破壞，并且通過(guò)傳感系統(tǒng)，能夠隨時(shí)隨地的檢測(cè)到智能監(jiān)控系統(tǒng)的自身機(jī)械運(yùn)行效果，防范故障發(fā)生。

2、物品被盜或移動(dòng)檢測(cè)

移動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是現(xiàn)代化智能視頻的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)方式，通過(guò)臉譜化識(shí)別以及隨時(shí)捕捉的人物景象，能夠在高速移動(dòng)的情況下對(duì)抓拍事物進(jìn)行拍攝，保證高度清晰，因此大規(guī)模的運(yùn)用在商業(yè)、金融等領(lǐng)域，但是這一系統(tǒng)造價(jià)較為昂貴，不能普及。

3、遺留、遺棄物品檢測(cè)

智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)抓拍以及警戒，同時(shí)帶有記憶芯片，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)遺留物品做圖像還原，并記錄當(dāng)時(shí)的具體情況，同時(shí)對(duì)遺留人進(jìn)行臉譜識(shí)別，幫助遺留、遺棄物品物歸原主。

4、流量統(tǒng)計(jì)

智能化視頻的強(qiáng)大記憶功能配合流量監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)人流量做出警示，比如在某防火通道內(nèi)人流量過(guò)于集中，智能視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出警戒，警示工作人員盡快對(duì)擁堵人流進(jìn)行疏散。

5、擁擠檢測(cè)

擁擠監(jiān)測(cè)是建立在流量監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，通過(guò)流量分析，對(duì)當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐膿頂D度進(jìn)行分析，這主要?dú)w功于前期的數(shù)據(jù)建模系統(tǒng)，編程人員根據(jù)當(dāng)?shù)氐目臻g以及日常人流情況進(jìn)行編模建模，隨后通過(guò)智能視頻的運(yùn)行，就能夠?qū)頂D情況進(jìn)行分析，這種視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大多運(yùn)用在物流產(chǎn)業(yè)鏈上。

6、PTZ跟蹤

PTZ又稱為全方位變焦控制，是跟蹤型智能視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，常常被運(yùn)用在PC移動(dòng)端，能夠不間斷的、高清晰的對(duì)被跟蹤的事物進(jìn)行捕捉拍攝。

7、人體行為分析

這是智能視頻的高端發(fā)展，對(duì)人體的肢體行為進(jìn)行預(yù)判分析，能夠最大程度上防恐防暴，但是這一系統(tǒng)至今還未完善，因人體的肢體語(yǔ)言復(fù)雜多變，不能夠進(jìn)行系統(tǒng)的建模，但是能夠初步做到依據(jù)金屬物質(zhì)進(jìn)行初步識(shí)別判斷，識(shí)別危險(xiǎn)物品以及捕捉人體語(yǔ)言。

8、車輛識(shí)別

車輛識(shí)別是PTZ跟蹤的升級(jí)，這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是能夠集中性的識(shí)別人物以及車牌號(hào)碼，清晰的記錄車的運(yùn)行軌跡。

9、智能化監(jiān)測(cè)追蹤

這是智能視頻的全新理念，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，智能視頻能夠?qū)Ξ?dāng)時(shí)捕捉的事物進(jìn)行報(bào)警，然后根據(jù)捕捉點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)追蹤，即智能視頻之間能夠形成網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系，將捕捉的記憶點(diǎn)進(jìn)行細(xì)化處理，時(shí)每一個(gè)監(jiān)控視頻都對(duì)這個(gè)記憶點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。形成360°全方位的智能監(jiān)控系統(tǒng)，防止點(diǎn)化監(jiān)控所帶來(lái)的不足。

二、網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)

1、視頻壓縮技術(shù)

MotionJPEG（MJPEG）與MPEG-4是目前監(jiān)控系統(tǒng)最常使用的兩種視頻壓縮技術(shù)，本節(jié)將對(duì)其原理及特性進(jìn)行介紹，此外還將介紹目前興起的H.264視頻壓縮技術(shù)。

1.1MJPEG

MJPEG是一種基于靜態(tài)JPEG演變而來(lái)的動(dòng)態(tài)影像壓縮技術(shù)，它并不考慮攝影畫面間的關(guān)聯(lián)性，而是針對(duì)個(gè)別的畫面進(jìn)行壓縮來(lái)產(chǎn)生序列化的運(yùn)動(dòng)影像。整體而言，MJPEG壓縮技術(shù)具有下列的優(yōu)點(diǎn)：可以獲取清晰度高的影像；植基于JPEG的壓縮方式，兼容性高；屬于開(kāi)放格式，無(wú)版權(quán)費(fèi)用問(wèn)題。MJPEG根據(jù)個(gè)別畫面壓縮的方法雖提供高解析度的影像，但是沒(méi)有考慮相鄰畫面間的特性，這也造成了大量的信息被重復(fù)儲(chǔ)存，使得監(jiān)控畫面中沒(méi)有異動(dòng)時(shí)仍需占用頻寬。目前流行的MJPEG技術(shù)最好的也只能做到3KB/張，一般則介于8至20KB之間。因此在攝影機(jī)數(shù)量較多時(shí)，每個(gè)月的儲(chǔ)存資料量將十分驚人，此時(shí)通常選擇降低每秒儲(chǔ)存的畫面數(shù)量來(lái)延長(zhǎng)儲(chǔ)存的時(shí)間。雖然MJPEG檔案較大，其“重質(zhì)不重量”的特性卻常為公安機(jī)關(guān)辦案提供有力的證據(jù)，這正是該技術(shù)具有市場(chǎng)價(jià)值的主因。

1.2MPEG-4

MPEG-4是專為移動(dòng)通信設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行即時(shí)影像傳輸而制定的標(biāo)準(zhǔn)，特色是按物件的空間和時(shí)間特征來(lái)調(diào)整壓縮方法，從而可以獲得比MJPEG更大的壓縮比。MPEG-4可在有限頻寬下獲得流暢的視頻品質(zhì)，且其串流可經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)傳輸，相當(dāng)適合網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的應(yīng)用。然而MPEG-4十分依賴畫面間的關(guān)聯(lián)性，瞬間的傳輸貽誤可能影響連續(xù)數(shù)張畫面的品質(zhì)，這讓視頻監(jiān)控的使用者對(duì)此壓縮方案產(chǎn)生一些疑慮。在頻寬穩(wěn)定的前提下，MPEG-4壓縮模式適合在頻寬有限但又需要流暢視頻的應(yīng)用環(huán)境，例如交通流量監(jiān)控。若網(wǎng)絡(luò)頻寬足夠，MJPEG可觀看高品質(zhì)的影像。由于MJPEG與MPEG-4各有優(yōu)點(diǎn)，目前已有許多視頻監(jiān)控系統(tǒng)同時(shí)配備兩種技術(shù)的雙模壓縮方式。

1.3H.264

H.264稱作MPEG-4Part10，是ITU-T（制定通訊協(xié)議）和MPEG（制定演算法標(biāo)準(zhǔn)）兩大影像聯(lián)盟在MPEG-4基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，它具有以下三大特點(diǎn)：更高的編碼效率、更強(qiáng)的解碼差錯(cuò)恢復(fù)能力，以及提高了對(duì)行動(dòng)通訊和IP網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性。這三項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)使其適合于網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用。然而，由于H.264的壓縮方式較為復(fù)雜，且需耗費(fèi)更多的運(yùn)算資源，因而目前具備該技術(shù)的監(jiān)控產(chǎn)品也較為少見(jiàn)。但隨著硬件運(yùn)算速度的增強(qiáng)及演算法的改良，相信H.264很快就會(huì)取代MPEG-4于視頻監(jiān)控系統(tǒng)的角色。

2、智能型視頻監(jiān)控技術(shù)

人體運(yùn)動(dòng)分析是從影像序列中分析人的運(yùn)動(dòng)行為，其核心的運(yùn)算程序包括運(yùn)動(dòng)偵測(cè)、物體分類、人體追蹤、動(dòng)作識(shí)別與語(yǔ)意描述。其中，運(yùn)動(dòng)偵測(cè)也稱為運(yùn)動(dòng)分割。從技術(shù)角度而言，人體運(yùn)動(dòng)分析的研究?jī)?nèi)容相當(dāng)廣泛，包含型樣識(shí)別、影像處理、電腦視覺(jué)與人工智能等。人體運(yùn)動(dòng)分析的可根據(jù)運(yùn)算程序的屬性簡(jiǎn)化為視頻獲取、物體偵測(cè)、物體追蹤、行為理解等四項(xiàng)步驟。簡(jiǎn)單的說(shuō)就是先以攝影機(jī)獲取視頻，從畫面中偵測(cè)物體并判斷是否為人員，再通過(guò)追蹤獲得人員的連續(xù)運(yùn)動(dòng)信息，最后從運(yùn)動(dòng)信息中辨別人員的動(dòng)作，進(jìn)而呈現(xiàn)更高的語(yǔ)意描述（例如：有兩個(gè)人快跑至大廳丟下包裹）。

由于人體運(yùn)動(dòng)分析在監(jiān)控系統(tǒng)、視頻會(huì)議、醫(yī)療診斷及視頻檢索等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已投注大量人力從事相關(guān)研究。例如，1997年美國(guó)國(guó)防研發(fā)計(jì)劃局（DARPA）設(shè)立了以CMU為首、MIT等大學(xué)參與的視覺(jué)監(jiān)控重大專案組，主要研究用于戰(zhàn)場(chǎng)及日常場(chǎng)景進(jìn)行監(jiān)控的自動(dòng)視頻理解技術(shù)；馬里蘭大學(xué)研發(fā)的即時(shí)視覺(jué)監(jiān)控系統(tǒng)W4不僅能定位人和分割身體部位，且可進(jìn)行多人的追蹤并檢測(cè)是否攜帶物品；IBM與Microsoft等公司也正逐步將基于視覺(jué)的手勢(shì)識(shí)別界面應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域中。

三、智能型網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)的未來(lái)發(fā)展

1、運(yùn)動(dòng)分割

快速且準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)分割是相當(dāng)重要的問(wèn)題，其效果直接影響其他運(yùn)算程序的成敗。由于實(shí)際環(huán)境中拍攝畫面受到多方面的影響，例如天氣的變化、光線的變化、背景的干擾（如樹(shù)葉）、物體的陰影、甚至攝影機(jī)的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)等，使得運(yùn)動(dòng)分割迄今仍沒(méi)有完美的解決方案。以物體的陰影為例，如果陰影與物體相連，在畫面中陰影扭曲了物體的形狀，將使得基于形狀的識(shí)別方法不可靠；若陰影與物體分離，陰影常被誤認(rèn)為畫面中一個(gè)獨(dú)立的移動(dòng)物體。目前市售監(jiān)控系統(tǒng)雖具物體偵測(cè)功能，但通常是采用簡(jiǎn)單的畫面差值運(yùn)算來(lái)判斷畫面異動(dòng)情形，在光線不足或室外場(chǎng)景時(shí)效果有限，故研發(fā)更穩(wěn)健的運(yùn)動(dòng)分割方法有其必要性。

2、遮蔽處理

目前已有部分的監(jiān)控系統(tǒng)整合物體追蹤的功能，但多只強(qiáng)調(diào)單一物體的追蹤。由于單支攝影機(jī)觀看場(chǎng)景時(shí)，多物體之間會(huì)有彼此遮蔽和自我遮蔽的問(wèn)題，尤其在擁擠的狀態(tài)下，多物體的偵測(cè)跟追蹤更是難以處理。這一問(wèn)題主要是因?yàn)閱沃z影機(jī)的監(jiān)控范圍有限，通過(guò)多攝影機(jī)的合作追蹤是可行的解決方案之一。

3、多攝影機(jī)合作

多攝影機(jī)的合作是解決物體遮蔽與三維追蹤的方案之一，且可擴(kuò)大監(jiān)控的有效范圍。該項(xiàng)作法首先要使各攝影機(jī)了解彼此的方位，主要的困難在于如何判別各攝影機(jī)畫面中物體的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

結(jié)束語(yǔ)

網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)概括性的介紹。在視頻壓縮的議題中，H.264即將取代MPEG4于視頻儲(chǔ)存的角色，但如何克服網(wǎng)絡(luò)傳輸遺誤的問(wèn)題仍待研究。人體運(yùn)動(dòng)分析為傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)提供了增值功能，但如何發(fā)展可抗環(huán)境變化的穩(wěn)健方法仍是困難的議題。攝影機(jī)合作是短期內(nèi)可能實(shí)現(xiàn)的功能，但在攝影機(jī)呈網(wǎng)格方式不斷地?cái)U(kuò)展后，如何有效地整合管理將是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

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